针对现有多级消能计算较繁琐,特别是消能计算过程中需多次反复试算查表的问题,文章基于水力学理论、数学推导及Matlab软件数值分析,对多级跌水消能、多级实用堰消能分别进行了总结分析,为多级消能优化设计提供基础。基于一元三次方程的卡当解理论给出了收缩水深、跃后水深以及水跃长等水力参数的解析计算式,并通过无量纲原理及Matlab软件分别绘制了流速系数φ=0.80、φ=0.85、φ=0.90、φ=0.95及φ=1.0时相对跃后水深h_c′/T₀、相对水跃长L_j/T₀的高精度解析计算式、简洁查算表及查算曲线图,便于工程师实际应用;同时基于消力池池深极值理论,给出了末级消力池深的直接解析计算式。最后通过两个算例进行对比计算分析,认为文中理论精度较高且方便快捷;值得说明的是,在考虑工程实际地形、地质状况及开挖费用等影响下,采用等水头落差式多级消能方案不一定最优,需采用多种不同水头落差方案进行优化比选,以节省工程投资。